增程式电动拖拉机驱动系统设计

增程式电动拖拉机驱动系统设计

赵静慧;徐立友;刘恩泽;刘孟楠;孟涛

【摘要】使用单一能量系统的电动拖拉机驱动系统存在续航里程较低及难以适应较大功率段拖拉机作业的问题.为此,通过论证增程式电动拖拉机结构方案,研究了增程式电动拖拉机驱动系统设计方法.以东方红132.3 kW拖拉机为实例,计算了主要动力参数,并基于AVL-Cruise 平台,采用发动机启停+定点能量管理策略,对其动力性和经济性进行了仿真分析.结果表明:与传统拖拉机相比,增程式电动拖拉机最大爬坡度提高了6.12%,最大牵引力提高了4.3%,综合油耗降低了5.37%.该研究可为设计较大功率段电动拖拉机提供一定的理论参考.%The electric tractor drive system with single energy system has the problem that the mileage is low and it is dif-ficult to adapt to the operation characteristics of the larger power section tractor.In this paper,through the demonstration of the structure scheme of the extended range electric tractor,the design method of the drive system of the electric tractor was studied.Selecting the YTO 180 horsepower tractor as the research object,the main dynamic parameters were calcu-lated.Based on the AVL-Cruise platform,the power and economy performance of the tractor were simulated and analyzed by adopting the engine start-stop +fixed point energy management strategy.Simulation results show that compared with the traditional tractor, the maximum climbing gradient of the extended range electric tractor increased by 6.12%, the maximum tractive force increased by 4.3%,and the comprehensive oil consumption decreased by 5.37%.This research can

provide a theoretical reference for the design of large power electric tractor.

【期刊名称】《农机化研究》

【年(卷),期】2018(040)011

【总页数】5页(P236-240)

【关键词】电动拖拉机;增程器;驱动系统

【作者】赵静慧;徐立友;刘恩泽;刘孟楠;孟涛

【作者单位】中国一拖集团有限公司技术中心,河南洛阳 471003;河南科技大学车辆与交通工程学院,河南洛阳 471003;拖拉机动力系统国家重点实验室,河南洛阳471039;河南科技大学车辆与交通工程学院,河南洛阳 471003;西安理工大学机械与精密仪器工程学院,西安 710048;中国一拖集团有限公司生产运营部,河南洛阳471003

【正文语种】中文

【中图分类】S219.4

0 引言

传统拖拉机作业油耗和排放较高，难以满足未来农业发展新业态和农机发展新要求[1-2]。电动拖拉机能够实现零污染、零排放，然而，采用单一能量系统的电动拖拉机，其续航能力难以满足较大功率拖拉机的持续作业要求。因此，可以采用柴电增程器来改善电动拖拉机的续航能力，并通过对能量系统施加主动控制策略，降低整机的燃油消耗率。

目前可实现电动拖拉机增程的研究成果主要有：南京农业大学的张超等针对太阳能园艺拖拉机驱动系统进行了匹配设计与性能分析[3]；河南科技大学的徐立友等针

对串联式混合动力拖拉机驱动系进行了设计研究[4]；Florentsev等针对农用拖拉

机机电传动系统进行了相关研究[5]。然而，采用太阳能和串联式混合能量系统依

然存在能量供给不稳定和混合度较低的可能性。

本文以东方红132.3kW拖拉机为研究对象，提出了一种增程式电动拖拉机(ERET)设计方法，以期为研究较大功率段电动拖拉机提供一定的理论参考。

1 增程式电动拖拉机驱动系统功率流

图1为增程式电动拖拉机驱动系统结构方案。由图1可知：动力电池、柴油机-发电机、驱动电机、变速器、主减速器、差速器及轮边减速器构成了车辆动力系统的基本组件，动力电池、柴油机-发电机、驱动电机之间为电功率交互，驱动电机、

变速器、主减速器、差速器、轮边减速器之间采用机械连接。

图1 ERET驱动系统方案Fig.1 Scheme of ERET drive systems

ERET能量系统存在双能量源，分别为动力电池和由发动机/发电机组成的增程器。其驱动系统存在3种工作模式，分别为纯电动模式、增程模式及停车充电模式。

不同工作模式下的功率流情况如图2所示。

当动力电池荷电状态(SOC)较高时，ERET工作于纯电动模式仅由动力电池为驱动

电机提供电能，其功率流如图2(a)所示；当蓄电池SOC低于SOC下阈时，ERET

工作于增程模式，发动机-发电机启动向蓄电池提供电能；能量流如图2(b)所示，当ERET蓄电池SOC较低且停止作业时，可以为蓄电池充电，此时为停车充电模式，仅由蓄电池获得电能，其功率流如图2(c)所示。

(a) 纯电动模式

(b) 增程模式

(c) 停车充电模式图2 ERET动力系统功率流Fig.2 Power flow of ERET drive